SpringSecurity Jwt Token 自动刷新的实现

功能需求

最近项目中有这么一个功能，用户登录系统后，需要给 用户 颁发一个 token ,后续访问系统的请求都需要带上这个 token ,如果请求没有带上这个 token 或者 token 过期了，那么禁止访问系统。如果用户一直访问系统，那么还需要自动延长 token 的过期时间。

功能分析

1、token 的生成

使用现在比较流行的 jwt 来生成。

2、token 的自动延长

要实现 token 的自动延长，系统给用户 颁发 一个 token 无法实现，那么通过变通一个，给用户生成 2个 token ,一个用于 api 访问的 token ,一个 用于在 token 过期的时候 用来 刷新 的 refreshToken。并且 refreshToken 的 生命周期要比 token 的生命周期长。

3、系统资源的保护

可以使用Spring Security 来保护系统的各种资源。

4、用户如何传递 token

系统中 token 和 refreshToken 的传递一律放在请求头。

实现思路

1、生成 token 和 refreshToken

用户登录系统的时候，后台给用户生成 token 和 refreshToken 并放在响应头中返回

2、系统 判断 token 是否合法

• token 未失效的时的处理
• token 失效 ,如何使用refreshToken来生成新的 token

核心代码如下

1、过滤器代码，token判断和再次生成

package com.huan.study.security.token;

import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.huan.study.security.configuration.TokenProperties;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter;

import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * @author huan 2020-06-07 - 14:34
 */
@Component
@RequiredArgsConstructor(onConstructor = @__(@Autowired))
@Slf4j
public class TokenAuthenticateFilter extends OncePerRequestFilter {

  private final TokenProperties tokenProperties;
  private static final ObjectMapper OBJECT_MAPPER = new ObjectMapper();

  @Override
  protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
    // 获取 认证头
    String authorizationHeader = request.getHeader(tokenProperties.getAuthorizationHeaderName());
    if (!checkIsTokenAuthorizationHeader(authorizationHeader)) {
      log.debug("获取到认证头Authorization的值:[{}]但不是我们系统中登录后签发的。", authorizationHeader);
      filterChain.doFilter(request, response);
      return;
    }
    // 获取到真实的token
    String realToken = getRealAuthorizationToken(authorizationHeader);
    // 解析 jwt token
    Jws<Claims> jws = JwtUtils.parserAuthenticateToken(realToken, tokenProperties.getSecretKey());
    // token 不合法
    if (null == jws) {
      writeJson(response, "认证token不合法");
      return;
    }
    // token 是否过期
    if (JwtUtils.isJwtExpired(jws)) {
      // 处理过期
      handleTokenExpired(response, request, filterChain);
      return;
    }

    // 构建认证对象
    JwtUtils.buildAuthentication(jws, tokenProperties.getUserId());

    filterChain.doFilter(request, response);
  }

  /**
   * 处理token过期情况
   *
   * @param response
   * @param request
   * @param filterChain
   * @return
   * @throws IOException
   */
  private void handleTokenExpired(HttpServletResponse response, HttpServletRequest request, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
    // 获取刷新 token
    String refreshTokenHeader = request.getHeader(tokenProperties.getRefreshHeaderName());
    // 检测 refresh-token 是否是我们系统中签发的
    if (!checkIsTokenAuthorizationHeader(refreshTokenHeader)) {
      log.debug("获取到刷新认证头:[{}]的值:[{}]但不是我们系统中登录后签发的。", tokenProperties.getRefreshHeaderName(), refreshTokenHeader);
      writeJson(response, "token过期了，refresh token 不是我们系统签发的");
      return;
    }
    // 解析 refresh-token
    Jws<Claims> refreshToken = JwtUtils.parserAuthenticateToken(getRealAuthorizationToken(refreshTokenHeader),
        tokenProperties.getSecretKey());
    // 判断 refresh-token 是否不合法
    if (null == refreshToken) {
      writeJson(response, "refresh token不合法");
      return;
    }
    // 判断 refresh-token 是否过期
    if (JwtUtils.isJwtExpired(refreshToken)) {
      writeJson(response, "refresh token 过期了");
      return;
    }
    // 重新签发 token

    String newToken = JwtUtils.generatorJwtToken(
        refreshToken.getBody().get(tokenProperties.getUserId()),
        tokenProperties.getUserId(),
        tokenProperties.getTokenExpireSecond(),
        tokenProperties.getSecretKey()
    );
    response.addHeader(tokenProperties.getAuthorizationHeaderName(), newToken);

    // 构建认证对象
    JwtUtils.buildAuthentication(JwtUtils.parserAuthenticateToken(newToken, tokenProperties.getSecretKey()), tokenProperties.getUserId());

    filterChain.doFilter(request, response);
  }

  /**
   * 写 json 数据给前端
   *
   * @param response
   * @throws IOException
   */
  private void writeJson(HttpServletResponse response, String msg) throws IOException {
    response.setCharacterEncoding(StandardCharsets.UTF_8.name());
    response.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON_VALUE);
    response.setStatus(HttpStatus.UNAUTHORIZED.value());
    Map<String, String> params = new HashMap<>(4);
    params.put("msg", msg);
    response.getWriter().print(OBJECT_MAPPER.writeValueAsString(params));
  }

  /**
   * 获取到真实的 token 串
   *
   * @param authorizationToken
   * @return
   */
  private String getRealAuthorizationToken(String authorizationToken) {
    return StringUtils.substring(authorizationToken, tokenProperties.getTokenHeaderPrefix().length()).trim();
  }

  /**
   * 判断是否是系统中登录后签发的token
   *
   * @param authorizationHeader
   * @return
   */
  private boolean checkIsTokenAuthorizationHeader(String authorizationHeader) {
    if (StringUtils.isBlank(authorizationHeader)) {
      return false;
    }
    if (!StringUtils.startsWith(authorizationHeader, tokenProperties.getTokenHeaderPrefix())) {
      return false;
    }
    return true;
  }
}

2、jwt 工具类代码

package com.huan.study.security.token;

import io.jsonwebtoken.*;
import io.jsonwebtoken.impl.DefaultJws;
import lombok.AccessLevel;
import lombok.NoArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.security.authentication.TestingAuthenticationToken;
import org.springframework.security.core.Authentication;
import org.springframework.security.core.context.SecurityContextHolder;

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;

/**
 * jwt 工具类
 *
 * @author huan
 * @date 2020-05-20 - 17:09
 */
@Slf4j
@NoArgsConstructor(access = AccessLevel.PRIVATE)
public class JwtUtils {

  /**
   * 解析 jwt token
   *
   * @param token   需要解析的json
   * @param secretKey 密钥
   * @return
   */
  public static Jws<Claims> parserAuthenticateToken(String token, String secretKey) {
    try {
      final Jws<Claims> claimsJws = Jwts.parser()
          .setSigningKey(secretKey)
          .parseClaimsJws(token);
      return claimsJws;
    } catch (ExpiredJwtException e) {
      return new DefaultJws<>(null, e.getClaims(), "");
    } catch (UnsupportedJwtException | MalformedJwtException | SignatureException | IllegalArgumentException | IncorrectClaimException e) {
      log.error(e.getMessage(), e);
      return null;
    }
  }

  /**
   * 判断 jwt 是否过期
   *
   * @param jws
   * @return true:过期 false:没过期
   */
  public static boolean isJwtExpired(Jws<Claims> jws) {
    return jws.getBody().getExpiration().before(new Date());
  }

  /**
   * 构建认证过的认证对象
   */
  public static Authentication buildAuthentication(Jws<Claims> jws, String userIdFieldName) {
    Object userId = jws.getBody().get(userIdFieldName);
    TestingAuthenticationToken testingAuthenticationToken = new TestingAuthenticationToken(userId, null, new ArrayList<>(0));
    SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(testingAuthenticationToken);
    return SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();
  }

  /**
   * 生成 jwt token
   */
  public static String generatorJwtToken(Object loginUserId, String userIdFieldName, Long expireSecond, String secretKey) {
    Date expireTime = Date.from(LocalDateTime.now().plusSeconds(expireSecond).atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant());
    return Jwts.builder()
        .setHeaderParam("typ", "JWT")
        .setIssuedAt(new Date())
        .setExpiration(expireTime)
        .claim(userIdFieldName, loginUserId)
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, secretKey)
        .compact();
  }
}

完整代码

代码 https://gitee.com/huan1993/Spring-Security/tree/master/spring-security-jwt

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